Las impresoras 3D, con sus diversas partes y complejidades, pueden parecer intimidantes para los novatos. Esta guía tiene como objetivo desmitificar las impresoras 3D explicando cada parte y su función, simplificando así la complejidad que a menudo se asocia con ellas.
Brindamos una breve descripción de cada componente, junto con sugerencias para optimizar la calidad y confiabilidad de la impresora. En particular, recomendamos ciertas piezas por su durabilidad y rendimiento superior.
Si bien la mayor parte de esta guía se refiere a las impresoras 3D FDM estándar, también hemos abordado los aspectos únicos de las impresoras 3D delta y de resina para ofrecer una visión completa.
Partes de la impresora 3D Sección 1: Partes directamente involucradas en la impresión
extrusor
La extrusora de la impresora 3D es el eje central del proceso de impresión y abarca tanto el extremo frío como el extremo caliente. El extremo caliente se analiza por separado, ya que se puede ubicar aparte del extremo frío en algunos diseños de impresoras.
Piezas de extrusora recomendadas:
El extremo frío de la extrusora canaliza el filamento hacia el extremo caliente, lo que garantiza una transición suave del filamento sólido al derretido en la superficie de impresión. Sus componentes incluyen:
Engranaje impulsor de filamento: También conocido como engranaje tallado, esta parte agarra e impulsa el filamento hacia el extremo caliente. Su calidad es crucial para evitar atascos y errores.
engranaje loco: Esta rueda, de apariencia similar al engranaje impulsor, mantiene la tensión del filamento contra el engranaje impulsor. Ajustable en la mayoría de las impresoras, ayuda a prevenir obstrucciones asegurando el filamento durante su recorrido por el extremo frío.
sistema de alimentación: Compuesto por extrusoras Bowden o Direct Drive:
- Sistema de alimentación Bowden: Estos sistemas separan los extremos frío y caliente, reduciendo la masa en el cabezal de impresión para una impresión más rápida. Por lo general, un tubo de PTFE guía el filamento desde el extremo frío hasta el extremo caliente. Las extrusoras Bowden son estándar en las impresoras 3D delta.
- Sistema de alimentación directa: Estos sistemas colocan el extremo frío directamente sobre el extremo caliente, reduciendo el recorrido del filamento, lo que es particularmente útil para filamentos flexibles. La distancia de viaje más corta también reduce la posibilidad de bloqueos.
- Extrusoras duales: Algunas impresoras 3D cuentan con dos extrusores, lo que permite la impresión de dos colores o admite la impresión con materiales de filamento soluble como PLA. Un sistema de doble extrusor independiente, como los que ofrece BCN3D, permite incluso la impresión simultánea de dos objetos diferentes.
Partes de una extrusora Bowden de impresora 3D.
extremo caliente
El extremo caliente de una impresora 3D es donde el filamento se derrite antes de la deposición, lo que desempeña un papel fundamental en la calidad de la impresión.
Según el material de impresión, es posible que necesite un extremo caliente de metal duradero en lugar de uno de PEEK estándar. Si bien los extremos calientes de PEEK pueden soportar hasta 230 °C (adecuados para ABS y PLA), luchan con materiales más resistentes como PETG y nailon. Los extremos calientes de metal, por otro lado, pueden soportar temperaturas más altas, ofrecen confiabilidad, producen menos exudación, producen impresiones más nítidas y, por lo general, son más fáciles de limpiar.
Piezas impresas con y sin refrigeración. Crédito: Tech2C en YouTube.
Las partes del extremo caliente incluyen:
- Disipador de calor: Evita la fusión prematura del filamento antes de que llegue a la boquilla, una causa común de atascos, especialmente con el filamento PLA.
- ventilador del disipador de calor: Enfría rápidamente el filamento depositado, ayudándolo a conservar su forma y evitar deformaciones. Esto es particularmente útil para voladizos delicados, estructuras de puentes y para producir bordes más afilados. Sin un ventilador, la gravedad puede distorsionar el plástico fundido antes de que se solidifique, dando lugar a un objeto impreso deformado.
- Bloque calefactor y cartucho: Estas partes calientan y derriten el filamento.
- termistor: Este sensor controla la temperatura del bloque del calentador.
- Boquilla: Profundizamos en las boquillas con más detalle en la siguiente sección.
Partes del extremo caliente de la impresora 3D. El E3D V6 es conocido como uno de los mejores hot end del mercado.
Boquilla
La boquilla de la impresora 3D, unida al extremo caliente, es donde el filamento se extruye sobre la superficie de la cama de impresión para crear el modelo. Su elección de boquilla afecta la calidad de impresión, ya que su tamaño puede afectar significativamente los resultados.
Algunas piezas de impresora 3D de boquilla que recomendamos:
Las boquillas que oscilan entre 0,15 mm y 0,4 mm ofrecen alta precisión, mejorando la precisión de los detalles finos en sus impresiones. Sin embargo, las boquillas más grandes brindan un proceso de impresión más rápido y confiable, menos propenso a obstruirse.
La durabilidad de la boquilla varía según el material utilizado en su construcción. Las boquillas de latón estándar son compatibles con la mayoría de los filamentos, pero puede ser necesario reemplazarlos con frecuencia debido al rápido desgaste. Por el contrario, las boquillas de acero inoxidable y las de acero endurecido ofrecen una mayor longevidad.
Cama de impresión
La cama de impresión, donde el filamento se convierte en la pieza final, normalmente se calienta, lo que permite el uso de filamentos resistentes como ABS, PETG y PC. Las versiones sin calefacción, que se encuentran en impresoras 3D asequibles como Dremel 3D20, están restringidas a PLA y TPU.
Una cama de impresión calentada ayuda a mitigar los problemas de deformación al disminuir la velocidad de enfriamiento del plástico. Los materiales para estas camas de impresión calentadas van desde el vidrio hasta el aluminio, siendo el primero el más frecuente debido a su facilidad de mantenimiento y planitud. Muchas camas de impresión ofrecen flexibilidad, lo que simplifica la eliminación de impresiones.
La superficie de la cama de impresión ayuda a la adhesión de la impresión y facilita la eliminación. La primera capa de una impresión se coloca aquí, preparando el escenario para las capas posteriores. Una primera capa irregular afecta a las siguientes, comprometiendo la precisión de la impresión.
Los diferentes materiales funcionan mejor en superficies específicas; puede consultar nuestra guía completa de placas de construcción para obtener más información.
La cama de impresión, con un cubo de plástico impreso en ella.
Si la cama de impresión está colocada incorrectamente, la calidad de impresión se verá afectada. Cada vez más, las camas de impresión de las impresoras 3D pueden nivelarse automáticamente, pero algunas aún requieren ajustes manuales a través de los tornillos de la cama.
Las camas de impresora cartesianas son cuadradas o rectangulares, mientras que las impresoras Delta tienen camas de impresora circulares.
Partes de la impresora 3D Sección 2: Partes involucradas en el backend
Sistemas de movimiento
Controladores paso a paso: Comúnmente, un NEMA17 (aunque NEMA14, NEMA23 y NEMA24 son predominantes), los controladores paso a paso impulsan la extrusora en pasos precisos, ejecutando movimientos mecánicos según las instrucciones de la placa del controlador.
Cinturones: Estos facilitan el movimiento preciso de la extrusora en los ejes X e Y, lo que afecta la precisión y la velocidad de la impresora. En las impresoras Delta, controlan el eje Z. La tensión correcta de la correa es crucial para mantener la calidad de impresión.
Varillas roscadas/husillo: Las varillas roscadas, conectadas a los motores paso a paso, gestionan el eje Z, lo que permite que el cabezal de impresión se mueva hacia arriba o hacia abajo. En algunos casos, mueven la cama de impresión. Los tornillos de avance, una alternativa más costosa, ofrecen un movimiento más suave.
Paradas finales: estos sensores permiten que la impresora detecte su posición a lo largo de cada eje, lo que indica cuándo se ha alcanzado el final de un eje.
El motor paso a paso y otros componentes de movimiento de una impresora 3D se pueden ver aquí.
Placa controladora
A menudo denominada placa base o placa base, la placa controladora es la computadora central de la impresora 3D y emite instrucciones precisas a los componentes mecánicos de la impresora en función de las coordenadas del archivo STL.
La calidad del tablero influye directamente en la precisión de impresión. Incluso con hardware preciso, las instrucciones de movimiento incorrectas dan como resultado impresiones imperfectas. Una placa base superior envía comandos precisos, lo que garantiza una formación de piezas clara y precisa.
La placa del controlador hace más que dirigir el movimiento. Traduce modelos 3D en coordenadas de impresión y regula la temperatura de la impresora. Por lo tanto, mientras que la extrusora forma físicamente el filamento, la placa controladora sirve como el corazón y el cerebro de la impresora 3D.
Una placa controladora de impresora 3D expuesta
Unidad de fuente de alimentación (PSU)
La fuente de alimentación suministra energía a la impresora para la fusión del filamento y el proceso de impresión. Las fuentes de alimentación más potentes permiten el uso de filamentos de mayor temperatura como ABS, PETG y nailon, mientras que las menos potentes suelen limitarte al PLA.
Recuerde elegir una impresora 3D y una fuente de alimentación compatibles con los estándares de voltaje de su país.
Partes de impresoras 3D Sección 3: Partes involucradas en la estructura
Marco
Los marcos de las impresoras 3D juegan un papel crucial para garantizar la calidad de las piezas al proporcionar estabilidad y mitigar las vibraciones disruptivas.
Las impresoras 3D contemporáneas generalmente usan marcos de metal, pero algunas todavía usan acrílico. Los primeros kits de impresoras 3D FDM, incluidos los modelos iniciales de Ultimaker, presentaban marcos de madera. En particular, algunos kits de bricolaje usan marcos de plástico impresos por otras impresoras 3D, particularmente dentro de la comunidad RepRap.
Un marco resistente y pesado es clave para impresiones de alta calidad con acabados superficiales suaves. Muchos modelos cuentan con marcos cerrados que ayudan a mantener una temperatura de impresión constante en particular y protegen contra el polvo.
Interfaz
Generalmente equipadas con una pantalla táctil LCD, algunas impresoras 3D como la Creality CR-10 cuentan con una perilla giratoria para la navegación. Estas interfaces permiten un fácil acceso a las diversas funciones y configuraciones de la impresora, incluida la calibración en ciertos modelos. Una interfaz de usuario mejorada puede proporcionar estadísticas de impresión adicionales, como el tiempo restante estimado.
Si bien muchas impresoras 3D ofrecen conectividad WiFi para la impresión remota, la mayoría de los modelos de escritorio todavía dependen de un puerto USB o una tarjeta SD.
Filamento
Los filamentos de impresora 3D son los materiales fundidos y extruidos para crear piezas en impresoras 3D FDM. Estos filamentos se enrollan en carretes, luego se guían a través de la extrusora hasta el extremo caliente, donde se derriten y se depositan con precisión a través de la boquilla.
Si bien la mayoría de las impresoras 3D modernas utilizan filamentos de 1,75 mm, algunas están diseñadas para tamaños más grandes.
Los diferentes filamentos se derriten a diferentes temperaturas y la mayoría de los filamentos requieren una cama de impresión calentada para un proceso de impresión efectivo. El PETG y el filamento de nailon requieren extremos calientes de metal debido a sus temperaturas de fusión más altas, que están más allá de la capacidad de los extremos calientes de PEEK.
Las impresoras Delta 3D utilizan efectores en lugar de motores paso a paso para el control de movimiento. Estos efectores controlan los tres brazos que mueven la extrusora al lugar correcto durante el proceso de impresión. Estos tres brazos se encuentran en el centro y se conectan a la extrusora, lo que les permite mover la extrusora en cualquier dirección a lo largo de los tres ejes para depositar el filamento.
Piezas de impresoras 3D Sección 5: Piezas de impresoras 3D de resina
Las partes principales de una impresora 3D de resina varían según el tipo (LCD, SLA o DLP), pero incluyen:
- Cuba de resina: también conocido como tanque de resina, contiene la resina a curar
- Fuente de luz: ya sea una fuente de luz LCD, proyector DLP o SLA UV
- Plataforma de construcción: donde se forma el objeto impreso, y se mueve hacia arriba o hacia abajo cuando se termina cada capa
- Resina: variedad de tipos, como resinas UV sensibles a la luz del día, moldeables
- Rodillo: algunos modelos cuentan con un rodillo que se desliza sobre la plataforma construida, asegurando que la resina se fije adecuadamente.